(57)【要約】  圧縮機は、密閉容器と、密閉容器内に設置され、冷媒を圧縮する圧縮要素と、密閉容器内に設置され、圧縮要素の駆動源となる電動要素と、密閉容器内に設置され、密閉容器内の圧力が第１設定圧力以上となった時に常閉接点を開成する圧力スイッチと、を有し、圧力スイッチは、電動要素の一部を構成している巻線の結線部の全部に接続されている。
2017090781.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
密閉容器と、
前記密閉容器内に設置され、冷媒を圧縮する圧縮要素と、
前記密閉容器内に設置され、前記圧縮要素の駆動源となる電動要素と、
前記密閉容器内に設置され、前記密閉容器内の圧力が第１設定圧力以上となった時に常閉接点を開成する圧力スイッチと、を有し、
前記圧力スイッチは、
前記電動要素の一部を構成している巻線の結線部の全部に接続されている
圧縮機。
【請求項２】
前記電動要素は３相交流で駆動するものであり、
前記圧力スイッチは、
前記結線部である前記巻線の中性点に接続されている
請求項１に記載の圧縮機。
【請求項３】
前記電動要素は単相交流で駆動するものであり、
前記巻線は主巻線及び補助巻線を含んでおり、
前記圧力スイッチは、
前記結線部である前記主巻線及び前記補助巻線の共通点又は共通線に接続されている
請求項１に記載の圧縮機。
【請求項４】
前記圧力スイッチは、
前記密閉容器内の圧力が前記第１設定圧力以上となった後に、前記密閉容器内の圧力が前記第１設定圧力よりも低い第２設定圧力以下となった時に前記常閉接点を閉成する
請求項１〜３のいずれか一項に記載の圧縮機。
【請求項５】
前記圧力スイッチは、
前記密閉容器内の圧力が前記第１設定圧力以上である第３設定圧力となった時に前記常閉接点が開成されたままとなる
請求項１〜３のいずれか一項に記載の圧縮機。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか一項に記載の圧縮機、凝縮器、膨張装置、蒸発器を、高圧側配管及び低圧側配管により配管接続した冷媒回路を有している
冷凍サイクル装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、密閉容器を有する圧縮機、及び、この圧縮機を備えた冷凍サイクル装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、冷媒回路の異常圧力上昇から冷凍サイクル装置を構成している要素機器を保護するための手段が種々考えられている。一例として、圧力スイッチを冷媒回路に設けたものがある。圧力スイッチを設けることによって、冷媒回路の異常圧力上昇に対して圧力スイッチが作動し、圧縮機の駆動を強制的に停止させ、各要素部品を保護することができる。圧力スイッチは、例えば圧縮機の外部であって冷媒回路の高圧部分に設置される。また、保護対象としては、圧縮機、蒸発器、凝縮器又は膨張器等の要素機器、加えて各要素機器を接続する冷媒配管等が挙げられる。
また、圧縮機の電流、圧縮機から吐出される冷媒ガスの温度、圧縮機を構成している密閉容器の温度を検知することで、間接的に異常圧力上昇に対し保護を行うようにしたものもある。【０００３】
しかしながら、圧縮機の外部に設置された圧力スイッチでは、異常圧力上昇に対応できない場合がある。例えば、圧縮機の吐出部で溶接不良等により配管詰まりを起こしたような場合、圧縮機の外部では異常圧力上昇とはならず、圧縮機の外部に設置された圧力スイッチでは対応することができない。このような場合、圧縮機の運転が継続されることになり、密閉容器の内部の圧力が異常に上昇してしまう。密閉容器の内部の圧力が異常に上昇してしまうと、圧縮機の圧縮要素を構成している部品の破損あるいは密閉容器の破損に至る可能性がある。【０００４】
このような問題に対応するため、圧縮機の内部に圧力スイッチを設けるようにしたものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特許文献１には、「密閉ケース内に、電動機部と、この電動機部によって駆動される圧縮機構部を収容し、この圧縮機構部で圧縮された冷媒を密閉ケース内空間に吐出する密閉ケース内高圧型の密閉型圧縮機において、密閉ケース内に、密閉ケース内の圧力が所定値以上になったときに動作して密閉型圧縮機を停止させる圧力スイッチを設け、この圧力スイッチは使用する冷媒の凝縮温度が６５℃であるときの凝縮圧力より０．１〜１．５ＭＰａ高い圧力で動作するように設定されるとともに、一旦動作した後は復帰しない」密閉型圧縮機が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第５００５４４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載の圧縮機では、１つの圧力スイッチで電動要素の１相を遮断するため、３相で駆動する圧縮機においては、残りの２相が通電状態となったままである。そのため、特許文献１では、通電状態となっている２相での運転によって異常圧力上昇が発生する可能性があった。そこで、冷凍サイクル装置が備えている制御装置によって、２相の通電状態を検知し、圧縮機を保護する必要があった。【０００７】
２つ以上の圧力スイッチを設けて、３相の全てを遮断することが考えられる。しかしながら、この場合、圧力スイッチの個体差により遮断のタイミングがずれてしまうことがあった。また、圧力スイッチを複数設けるために、費用の増加の問題が生じ、また密閉容器内における設置空間の確保の困難性といった問題も生じてしまう。【０００８】
また、特許文献１に記載の圧縮機では、圧力スイッチの動作圧について、使用する冷媒の凝縮温度が６５℃での凝縮圧力を基準としている。そのため、特許文献１では、６５℃では超臨界となる冷媒、例えば二酸化炭素等の異常圧力上昇からは保護できない。【０００９】
さらに、特許文献１に記載の圧縮機では、一旦動作した後は復帰しないようになっている。そのため、バルブ操作ミスにより冷凍サイクル装置の冷媒回路が高圧まで上昇し、圧力スイッチが作動した場合、圧縮機が運転不能となってしまう。バルブ操作ミスは発生する作業としては、例えば、冷凍サイクル装置の設置、冷凍サイクル装置の移設、圧縮機の交換などの作業が挙げられる。あるいは、冷凍サイクル装置の製造時に圧力スイッチが正常に動作するかを確認できないことにもなる。【００１０】
本発明は、以上のような課題を解決するためになされたもので、簡易が構成によって、密閉容器内の異常圧力上昇に対応できる圧力スイッチを備えた圧縮機、及び、この圧縮機を備えた冷凍サイクル装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明に係る圧縮機は、密閉容器と、前記密閉容器内に設置され、冷媒を圧縮する圧縮要素と、前記密閉容器内に設置され、前記圧縮要素の駆動源となる電動要素と、前記密閉容器内に設置され、前記密閉容器内の圧力が第１設定圧力以上となった時に常閉接点を開成する圧力スイッチと、を有し、前記圧力スイッチは、前記電動要素の一部を構成している巻線の結線部の全部に接続されているものである。【００１２】
本発明に係る冷凍サイクル装置、上記の圧縮機、凝縮器、膨張装置、蒸発器を、高圧側配管及び低圧側配管により配管接続した冷媒回路を有しているものである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明に係る圧縮機によれば、密閉容器内の圧力が第１設定圧力以上となった時に常閉接点を開成する圧力スイッチを備えたので、密閉容器内の異常圧力上昇に対して電動要素の停止の確実性を向上することができる。【００１４】
本発明に係る冷凍サイクル装置によれば、上記の圧縮機を備えているので、圧縮機の密閉容器内の異常圧力上昇に対しての圧縮機の保護の確実性を向上できることになり、信頼性が向上したものとなる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施の形態１に係る圧縮機の構成を概略的に示す概略構成図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る圧縮機の電気的な構成の一例を示す概略構成図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係る圧縮機に搭載される圧力スイッチの動作例を説明するためのグラフである。
【図４】本発明の実施の形態１に係る圧縮機の電気的な構成の他の一例を示す概略構成図である。
【図５】本発明の実施の形態２に係る圧縮機の電気的な構成の一例を示す概略構成図である。
【図６】本発明の実施の形態２に係る圧縮機の電気的な構成の他の一例を示す概略構成図である。
【図７】本発明の実施の形態３に係る冷凍サイクル装置の冷媒回路構成を概略的に示す冷媒回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明に係る圧縮機及び冷凍サイクル装置について、図面を用いて説明する。
なお、以下で説明する構成、動作等は、一例にすぎず、本発明に係る圧縮機及び冷凍サイクル装置は、そのような構成、動作等である場合に限定されない。また、各図において、同一又は類似するものには、同一の符号を付すか、又は、符号を付すことを省略している。また、細かい構造については、適宜図示を簡略化又は省略している。また、重複又は類似する説明については、適宜簡略化又は省略している。
【００１７】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る圧縮機５０の構成を概略的に示す概略構成図である。図１に基づいて、圧縮機５０について説明する。この圧縮機５０は、たとえば冷蔵庫、冷凍庫、自動販売機、空気調和器、冷凍装置、又は、給湯器等の冷凍サイクル装置の冷媒回路の構成要素となるものである。なお、図１には、圧縮機５０の一例としてロータリ圧縮機を図示している。
【００１８】
［圧縮機５０の構成］
圧縮機５０は、吸入した冷媒を圧縮して吐出するものである。圧縮機５０は、密閉容器３を備えた密閉型の圧縮機である。密閉容器３は、下側容器１と、上側容器２と、で構成されている。密閉容器３には、圧縮要素４及び電動要素２０が収納されている。例えば、図１では、圧縮要素４が密閉容器３の下側に収納され、電動要素２０が密閉容器３の上側に収納されて状態を例に示している。また、密閉容器３の底部は、冷凍機油が貯留される油溜めとして機能する。冷凍機油は、主に圧縮要素４の摺動部を潤滑する。
【００１９】
密閉容器３の下側容器１には、アキュームレータ３０と連通した吸入管１１が接続されている。圧縮機５０は、吸入管１１を介してアキュームレータ３０から冷媒（ガス冷媒）を密閉容器３に取り込む。また、密閉容器３の上側容器２の上部には吐出管２ａが接続されている。圧縮機５０は、吐出管２ａを介して圧縮要素４で圧縮された冷媒を外部に吐出する。なお、アキュームレータ３０については、後段で説明する。
【００２０】
また、圧縮機５０の密閉容器３内には、圧力スイッチ２４が設けられている。図１では、圧力スイッチ２４が固定子２２の上部に設置されている状態を例に示している。圧力スイッチ２４については、図２以降で詳細に説明する。
【００２１】
＜圧縮要素４＞
圧縮要素４は、電動要素２０により駆動されて冷媒を圧縮する機能を有している。
圧縮要素４は、シリンダ５、ローリングピストン９、上軸受６、下軸受７、駆動軸８、吐出マフラ１０、ベーン（図示省略）などを含んで構成される。
【００２２】
シリンダ５は、外周が平面視略円形に構成されており、内部に平面視略円形の空間であるシリンダ室５ａを有している。シリンダ５は、側面視した状態において軸方向に所定の高さ、つまり厚みを有している。シリンダ室５ａは、軸方向両端が開口している。シリンダ室５ａは、圧縮室として機能する。また、シリンダ５には、シリンダ室５ａに連通し、半径方向に延びるベーン溝（図示省略）が軸方向に貫通して設けられる。また、ベーン溝の背面（外側）には、ベーン溝に連通する平面視略円形の空間である背圧室（図示省略）が形成される。
【００２３】
また、シリンダ５には、吸入管１１を介して吸入されたガス冷媒が通過する吸入ポート（図示省略）が設けられる。吸入ポートは、シリンダ５の外周面からシリンダ室５ａに貫通するように形成されている。
また、シリンダ５には、シリンダ室５ａで圧縮された冷媒がシリンダ室５ａから吐出される吐出ポート（図示省略）が設けられる。吐出ポートは、シリンダ５の上端面の縁部の一部を切り欠いて形成されている。
【００２４】
ローリングピストン９は、リング状に形成され、シリンダ室５ａに偏心回転可能に収納される。また、ローリングピストン９は、内周部分で駆動軸８の偏心軸部８ａに摺動自在に嵌合する。
【００２５】
ベーン溝には、ベーンが収納される。背圧室に設けられるベーンスプリング（図示省略）によって、ベーン溝に収納されているベーンが常にローリングピストン９に押し付けられている。圧縮機５０は、密閉容器３内が高圧であり、運転を開始するとベーンの背面（背圧室側）に密閉容器３内の高圧とシリンダ室５ａの圧力との差圧による力が作用する。そのため、ベーンスプリングは、主に密閉容器３内とシリンダ室５ａ内の圧力に差がない圧縮機５０の起動時に、ベーンをローリングピストン９に押し付ける目的で使用される。  
【００２６】
なお、ベーンの形状は、平たい略直方体である。具体的には、ベーンは、周方向の長さ（厚み）が径方向及び軸方向の長さよりも小さい平坦な略直方体形状となっている。
【００２７】
上軸受６は、側面視略逆Ｔ字状に構成されている。上軸受６は、駆動軸８の偏心軸部８ａよりも上の部分である主軸部８ｂに摺動自在に嵌合する。上軸受６は、シリンダ５のベーン溝も含んだシリンダ室５ａの一方の端面（電動要素２０側の端面）を閉塞する。また、上軸受６には、吐出孔６ａが形成されている。吐出孔６ａは、シリンダ５に形成されている吐出ポートと平面視概略同位置となるように形成されている。吐出孔６ａには、吐出弁６ｂが取り付けられる。
【００２８】
吐出弁６ｂは、シリンダ室５ａ内の圧力及び密閉容器３内の圧力を受け、吐出孔６ａを開閉するようになっている。シリンダ室５ａ内の圧力が密閉容器３内の圧力より低い時は、吐出弁６ｂが吐出ポートに押し付けられることで吐出孔６ａが閉塞される。一方、シリンダ室５ａ内の圧力が密閉容器３内の圧力より高くなった時は、吐出弁６ｂはシリンダ室５ａ内の圧力により上方向へ押し上げられ、吐出孔６ａを開放する。吐出孔６ａが開放されると、シリンダ室５ａで圧縮された冷媒がシリンダ室５ａの外部に導かれることになる。
【００２９】
下軸受７は、側面視略Ｔ字状に構成されている。下軸受７は、駆動軸８の偏心軸部８ａよりも下の部分である副軸部８ｃに摺動自在に嵌合する。下軸受７は、シリンダ５のベーン溝も含んだシリンダ室５ａの他方の端面（油溜め側の端面）を閉塞する。
【００３０】
上軸受６の上側（電動要素２０側）には、吐出マフラ１０が取り付けられる。上軸受６に形成されている吐出孔６ａから吐出される高温高圧のガス冷媒は、一旦吐出マフラ１０に入り、その後吐出マフラ１０に形成されている吐出穴１０ａから密閉容器３内に放出される。なお、吐出弁６ｂ及び吐出マフラ１０を、下軸受７、又は、上軸受６及び下軸受７の双方に設けるようにしてもよい。
【００３１】
密閉容器３の横には、アキュームレータ３０が設けられる。アキュームレータ３０は、冷凍サイクルからの低圧のガス冷媒を吸入する。アキュームレータ３０は、液冷媒が冷凍サイクルから戻ってきた場合に液冷媒が直接シリンダ５のシリンダ室５ａに吸入されることを抑制する。アキュームレータ３０は、シリンダ５の吸入ポートに吸入管１１を介して接続される。アキュームレータ３０は、溶接等により密閉容器３の側面に固定される。
【００３２】
圧縮要素４で圧縮された高温高圧のガス冷媒は、吐出マフラ１０の吐出穴１０ａから電動要素２０を通過して吐出管２ａから圧縮機５０の外部へ吐出される。
【００３３】
＜電動要素２０＞
電動要素２０は、圧縮要素４を駆動する機能を有している。
電動要素２０は、回転子２１、固定子２２等を含んで構成される。固定子２２は、密閉容器３の内周面に当接して固定される。回転子２１は、固定子２２の内側に空隙を介して設置される。
【００３４】
固定子２２は、複数枚の電磁鋼板を積層した固定子鉄心と、固定子鉄心のティースに絶縁部材を介して集中巻きされた巻線と、を少なくとも備えている。また、固定子２２の巻線には、リード線２３が接続されている。リード線２３は、密閉容器３の外部から電力を供給するために上側容器２に設けられたガラス端子２ｂに接続される。
【００３５】
回転子２１は、複数枚の電磁鋼板を積層した回転子鉄心と、回転子鉄心に挿入された永久磁石と、を少なくとも備えている。回転子鉄心の中心には、駆動軸８の主軸部８ｂが焼き嵌め又は圧入されている。
【００３６】
［圧縮機５０の動作］
リード線２３を介して電動要素２０の固定子２２に電力が供給される。これにより、固定子２２の巻線に電流が流れ、巻線から磁束が発生する。電動要素２０の回転子２１は、巻線から発生する磁束と、回転子２１の永久磁石から発生する磁束との作用によって回転する。回転子２１の回転によって、回転子２１に固定された駆動軸８が回転する。駆動軸８の回転に伴い、圧縮要素４のローリングピストン９がシリンダ５のシリンダ室５ａ内で偏心回転する。
【００３７】
シリンダ室５ａにおけるシリンダ５とローリングピストン９との間の空間は、図示省略のベーンによって２つに分割されている。駆動軸８の回転に伴い、それらの２つの空間の容積が変化する。一方の空間では、徐々に容積が拡大することにより、アキュームレータ３０から低圧のガス冷媒が吸入される。他方の空間では、徐々に容積が縮小することにより、中のガス冷媒が圧縮される。
【００３８】
圧縮され、高圧高温となったガス冷媒は、吐出弁６ｂを押し上げ、吐出孔６ａ、吐出マフラ１０の吐出穴１０ａを介して密閉容器３内の空間に吐出される。吐出されたガス冷媒は、電動要素２０の隙間を通過して密閉容器３の頂部に連結されている吐出管２ａから密閉容器３の外へ吐出される。密閉容器３の外へ吐出された冷媒は、冷凍サイクルを循環し、再びアキュームレータ３０に戻ってくる。
【００３９】
図２は、圧縮機５０の電気的な構成の一例を示す概略構成図である。図３は、圧縮機５０に搭載される圧力スイッチ２４の動作例を説明するためのグラフである。図４は、圧縮機５０の電気的な構成の他の一例を示す概略構成図である。図２〜図４に基づいて、圧縮機５０の電気的な構成を説明しつつ、圧力スイッチ２４の動作について説明する。なお、図３では、横軸が時間を、縦軸が圧力を、それぞれ示している。
【００４０】
上述したように、固定子２２は、巻線を備えている。図２に示すように、３相の巻線Ｌｕ、巻線Ｌｖ、巻線Ｌｗは、それぞれの一端が巻線の結線部である中性点２９Ａで共通に接続されたスター結線で接続されている。中性点２９Ａには、２つ以上の常閉接点２５を有している圧力スイッチ２４が接続されている。圧力スイッチ２４は、密閉容器３内の圧力が所定の動作圧力以上となった場合に常閉接点２５が開成するように構成されている。
【００４１】
圧縮機５０を駆動する電力は、商用交流電源５６の交流電圧を直流に変換し、それをスイッチングにより交流電圧に変換して各巻線に印加する駆動制御装置５７によりガラス端子２ｂ及びリード線２３を介して固定子２２に供給される。
【００４２】
圧縮機５０では、アキュームレータ３０の冷媒を、吸入管１１及び吸入ポートを介して圧縮室として機能するシリンダ室５ａに導入し、ガラス端子２ｂより供給された電力により電動要素２０のローリングピストン９を偏心回転させることによって、シリンダ室５ａ内において圧縮する。圧縮された冷媒は、吐出孔６ａ、吐出穴１０ａを介して密閉容器３内に吐出され、電動要素２０の隙間を通過した後に吐出管２ａから圧縮機５０の外に吐出される。
【００４３】
圧縮機５０が運転されており、密閉容器３内の圧力が、予め設定されている所定の圧力（図３に示す第１設定圧力Ｐ１）以上となると、圧力スイッチ２４が動作して、常閉接点２５を開成する。常閉接点２５が開成されると、巻線Ｌｕ、巻線Ｌｖ、巻線Ｌｗの相互間が遮断された状態となり、固定子２２に電流が流れないことになる。固定子２２に電流が流れないと、圧縮機５０の運転が停止された状態となり、密閉容器３内の圧力上昇が抑制される。
【００４４】
一方、密閉容器３内の圧力が、予め設定されている所定の圧力（図３で示す第２設定圧力Ｐ２）以下まで下がると、圧力スイッチ２４が復帰して常閉接点２５を閉成する。常閉接点２５が閉成されると、巻線Ｌｕ、巻線Ｌｖ、巻線Ｌｗの相互間に電流が流れることになる。固定子２２に電流が流れると、電動要素２０が再度動作し、圧縮機５０の運転が再開される。
【００４５】
また、圧縮機５０が運転されており、密閉容器３内の圧力が、予め設定されている所定の圧力（図３に示す第３設定圧力Ｐ３）より高くなると、圧力スイッチ２４が動作して、常閉接点２５を常に開成する。この場合、圧力スイッチ２４は、常閉接点２５を開成したままとし、巻線Ｌｕ、巻線Ｌｖ、巻線Ｌｗの相互間が遮断された状態を維持し、復帰不可能に構成されている。したがって、密閉容器３内の圧力が所定の圧力（図３に示す第３設定圧力Ｐ３）より高くなった状態においては、常閉接点２５が開成されたままとなり、固定子２２に電流が流れず、圧縮機５０の運転が停止された状態が継続されることになる。このような場合、圧縮機５０に何らかの異常が発生している可能性が高いと考えられるため、圧力スイッチ２４は、圧縮機５０を復帰不可能に停止する。
【００４６】
なお、密閉容器３内の圧力が、第１設定圧力Ｐ１となり、圧力スイッチ２４により常閉接点２５が開成されているときに、第３設定圧力Ｐ３より高くなった場合においても、圧力スイッチ２４は復帰不可能になっている。
【００４７】
以上のように、圧縮機５０は、密閉容器３内の圧力が所定の圧力となった際に動作して圧縮機５０を停止させる圧力スイッチ２４を密閉容器３の内部に搭載している。そのため、圧縮機５０によれば、従来のように圧縮機の外部に圧力スイッチを設けた場合には保護できなかった吐出管での配管詰まり等による異常圧力上昇に対しても、確実に保護できることになる。
【００４８】
また、圧縮機５０は、圧力スイッチ２４を、電動要素２０の固定子２２の中性点２９Ａに接続している。そのため、圧縮機５０では、密閉容器３内が異常圧力上昇した際、圧力スイッチ２４の動作により固定子２２の３相の全てが遮断され、運転が停止することになる。よって、圧縮機５０によれば、駆動制御装置５７に依存することなく、圧縮機単体で異常圧力上昇に対応することが可能になる。そのため、圧縮機５０によれば、より安全に配慮したものとなる。
【００４９】
圧力スイッチ２４の動作圧力（第１設定圧力）は、密閉容器３の内圧上昇に対する破壊圧力より低く、且つ、圧縮機５０の設計圧力より高い所定の圧力に設定されている。そのため、圧縮機５０によれば、通常運転範囲での圧縮機５０の停止による不具合を防ぐとともに、異常圧力上昇での圧縮機５０の停止による密閉容器３及び圧縮要素４の破損を防ぐことができる。
【００５０】
また、圧力スイッチ２４は、密閉容器３内の圧力が圧力スイッチ２４の動作圧（第２設定圧力）よりも下がると復帰するようになっている。圧力スイッチ２４の復帰により、圧縮機５０の運転が可能となる。そのため、圧縮機５０によれば、冷凍サイクル装置（図７で説明する冷凍サイクル装置１００）の据付作業時、移設作業時、圧縮機５０の交換作業時などで発生する不具合においても、正常に冷凍サイクル装置を運転することが可能になる。
また、圧力スイッチ２４を復帰可能とすることで、圧縮機５０又は冷凍サイクル装置の製造時に圧力スイッチ２４の動作確認を行うことができる。そのため、圧縮機５０によれば、圧力スイッチ２４の動作確認によって圧力保護に対する信頼性を確保できる。
【００５１】
また、例えば、高圧配管側バルブ及び低圧配管側バルブの開け忘れによって高圧が異常に上昇してしまう場合、このような場合には、圧力スイッチ２４は復帰不可能に圧縮機５０を停止する。そのため、圧力スイッチ２４が復帰しない場合には、冷凍サイクル装置の据付作業時、移設作業時、圧縮機５０の交換作業時などで何らかの不具合が発生していると考えられる。例えば、上記の例で言えば、高圧配管側バルブ及び低圧配管側バルブの開閉を確認し、再度、閉じられていた高圧配管側バルブ及び低圧配管側バルブを開けた後に、圧縮機５０を運転させることができる。
【００５２】
さらに、密閉容器３内の圧力が、密閉容器３内に溜まった液冷媒の蒸発による体積膨張又は圧縮要素４内にて液冷媒を急激に圧縮することによって、異常に上昇してしまう場合がある。このような場合においても、圧縮機５０では、圧力スイッチ２４が復帰不可能であるため、異常圧力上昇によって密閉容器３又は圧縮要素４が破損している場合においての再運転を防ぐことが可能になる。したがって、密閉容器３又は圧縮要素４が破損している場合における圧縮要素４の再動作によって、摺動熱が増加してしまうことによる異常高温を防ぐことができる。
【００５３】
なお、図２では、駆動制御装置５７を設け、駆動制御装置５７で商用交流電源５６の交流電圧を直流に変換し、それをスイッチングにより交流電圧に変換して電動要素２０に印加した圧縮機５０を例に示したが、電気的な回路構成を図２に示すものに限定するものではない。例えば、図４に示すような駆動制御装置５７を備えていない回路構成であってもよい。すなわち、圧縮機５０は、圧力スイッチ２４により巻線の全てを遮断し、圧縮機５０の単体で異常圧力上昇に対する保護が可能な構成のため、駆動制御装置５７で圧縮機５０の運転を停止する必要が無く、駆動制御装置５７を有さないものであっても、圧力上昇に対して保護できるからである。
【００５４】
＜圧縮機５０の奏する効果＞
以上のように、圧縮機５０は、密閉容器３と、密閉容器３内に設置され、冷媒を圧縮する圧縮要素４と、密閉容器３内に設置され、圧縮要素４の駆動源となる電動要素２０と、密閉容器３内に設置され、密閉容器３内の圧力が第１設定圧力以上となった時に常閉接点２５を開成する圧力スイッチ２４と、を有し、圧力スイッチ２４は、電動要素２０の一部を構成している巻線の結線部の全部に接続されているものである。
そのため、圧縮機５０によれば、圧縮機５０の吐出配管部での配管詰まり等による異常圧力上昇に対して電動要素２０の駆動を停止させることができ、圧縮機５０の保護の確実性が向上する。
【００５５】
また、圧縮機５０は、電動要素２０が３相交流で駆動するものであり、圧力スイッチ２４が結線部である巻線の中性点２９Ａに接続されているものである。
そのため、圧縮機５０によれば、圧力スイッチ２４の動作時には電動要素２０の中性点２９Ａの電気接続を遮断して圧縮機５０の運転を停止することになるため、圧縮機単体で異常圧力上昇に対応することができる。
【００５６】
また、圧縮機５０は、圧力スイッチ２４が、密閉容器３内の圧力が第１設定圧力以上となった後に、密閉容器３内の圧力が第１設定圧力よりも低い第２設定圧力以下となった時に常閉接点２５を閉成するものである。
そのため、圧縮機５０によれば、圧力スイッチ２４を復帰可能としたので、圧縮機５０の製造時等において圧力スイッチ２４の動作確認を行うことができ、圧力保護に対する信頼性を向上できる。
【００５７】
また、圧縮機５０は、第２設定圧力が、圧力スイッチ２４の動作圧より低い圧力として設定されているので、複雑な構成を有する圧力スイッチを設ける必要がなく、簡易かつ安価に製造することが可能になる。
【００５８】
また、前記圧縮機５０は、圧力スイッチ２４が、密閉容器３内の圧力が第１設定圧力以上である第３設定圧力となった時に常閉接点２５が開成されたままとなるので、異常圧力上昇によって密閉容器３又は圧縮要素４が破損している場合においての再運転を防止できる。
【００５９】
なお、第１設定圧力Ｐ１、第２設定圧力Ｐ２、及び、第３設定圧力Ｐ３は、使用する冷媒、圧縮機５０の仕様、圧縮機５０が搭載される冷凍サイクル装置の仕様によって、適宜決定されるものである。また、第１設定圧力Ｐ１、第２設定圧力Ｐ２、及び、第３設定圧力Ｐ３を、書き換え可能にしておけば、圧縮機５０の設置場所などに応じて設定圧力を変更することができることになり、より安全性の高いものにすることもできる。
【００６０】
また、実施の形態１では、圧力スイッチ２４が所定の圧力で動作するよう設定されたものであるが、密閉容器３又は冷凍サイクル装置の構成部品の内圧上昇に対する破壊圧の１／３以下、且つ、圧縮機５０の設計圧以上で動作するように圧力スイッチ２４を設定してもよい。こうすることで、圧力上昇を繰り返した際にも密閉容器３又は冷凍サイクル装置の構成部品の疲労破壊を抑制することができ、圧力保護に対し更に信頼性を確保できることになる。
【００６１】
また、圧力スイッチ２４が所定の圧力で復帰するよう設定されたものであるが、圧力スイッチ２４の復帰圧力を圧縮機５０の設計圧より低く、且つ、圧力スイッチ２４の動作圧よりも０．５ＭＰａ以上低い圧力で復帰するよう設定してもよい。こうすることで、圧縮機５０が頻繁に運転と停止を繰り返すことを抑制することができる。
【００６２】
また、実施の形態１では、圧縮機５０がベーン型の圧縮方式を代表例として説明しているが、圧縮機５０の圧縮方式を特に限定するものではない。例えば、圧縮機５０を、スクロール型圧縮機、スクリュー型圧縮機、又は、レシプロ側圧縮機で構成してもよい。
【００６３】
実施の形態２．
図５は、本発明の実施の形態２に係る圧縮機５０Ａの電気的な構成の一例を示す概略構成図である。図６は、圧縮機５０Ａの電気的な構成の他の一例を示す概略構成図である。図５及び図６に基づいて、圧縮機５０Ａの構成について説明する。実施の形態２に係る圧縮機５０Ａの基本的な機械的構成は、実施の形態１で説明した圧縮機５０と同様である。なお、実施の形態２では実施の形態１との相違点を中心に説明し、実施の形態１と同一部分には、同一符号を付して説明を省略するものとする。
【００６４】
実施の形態１では、電動要素２０が３相交流にて駆動されるものを例に説明したが、実施の形態２では、電動要素２０Ａが単相交流にて駆動されるものを例に説明する。
【００６５】
＜電動要素２０Ａ＞
電動要素２０Ａは、実施の形態１で説明した電動要素２０と同様に圧縮要素４を駆動する機能を有している。
電動要素２０Ａは、回転子２１、固定子２２Ａ等を含んで構成される。固定子２２Ａは、密閉容器３の内周面に当接して固定される。
【００６６】
固定子２２Ａは、複数枚の電磁鋼板を積層した固定子鉄心と、固定子鉄心のティースに絶縁部材を介して集中巻きされた巻線と、を少なくとも備えている。また、固定子２２Ａの巻線には、リード線２３が接続されている。リード線２３は、密閉容器３の外部から電力を供給するために上側容器２に設けられたガラス端子２ｂに接続される。
【００６７】
図５に示すように、電動要素２０Ａは、固定子２２Ａに主巻線２６及び補助巻線２７を有した単相誘導電動機として構成されている。補助巻線２７には、電動要素２０Ａを起動する運転コンデンサ２８が直列に接続されている。主巻線２６と補助巻線２７とは、巻線の結線部である共通点２９Ｂで共通に接続されている。共通点２９Ｂには、２つ以上の常閉接点２５を有している圧力スイッチ２４が接続されている。圧力スイッチ２４は、実施の形態１で説明した通り、密閉容器３内の圧力が所定の動作圧力以上となった場合に常閉接点２５が開成するように構成されている。
【００６８】
次に、圧縮機５０Ａの動作について説明する。
電動要素２０Ａは、供給された単相交流電力により駆動する誘導電動機である。そのため、電動要素２０Ａは、単相交流をそのまま入力しただけでは始動トルクが得られない。そこで、電動要素２０Ａは、入力電源以外から回転トルクが与えられることにより始動するように構成されている。具体的には、補助巻線２７と直列に運転コンデンサ２８を接続することで、補助巻線２７を流れる電流は、主巻線２６を流れる電流に対し、ほぼ９０度の進み位相とできる。これにより、電動要素２０Ａは起動トルクを得て運転を開始する。
【００６９】
圧縮機５０Ａが運転されており、密閉容器３内の圧力が、予め設定されている所定の動作圧力（図３に示した第１設定圧力Ｐ１）以上となると、圧力スイッチ２４が動作して、常閉接点２５を開成する。常閉接点２５が開成されると、全ての巻線間が遮断された状態となり、固定子２２に電流が流れないことになる。固定子２２に電流が流れないと、圧縮機５０の運転が停止された状態となり、密閉容器３内の圧力上昇が抑制される。
【００７０】
一方、密閉容器３内の圧力が、予め設定されている所定の復帰圧力（図３で示した第２設定圧力Ｐ２）以下まで下がると、圧力スイッチ２４が復帰して常閉接点２５を閉成する。常閉接点２５が閉成されると、巻線間に電流が流れることになる。固定子２２に電流が流れると、電動要素２０Ａが再度動作し、圧縮機５０Ａの運転が再開される。
【００７１】
また、圧縮機５０Ａが運転されており、密閉容器３内の圧力が、予め設定されている所定の圧力（図３に示した第３設定圧力Ｐ３）より高くなると、圧力スイッチ２４が動作して、常閉接点２５を常に開成する。この場合、圧力スイッチ２４は、常閉接点２５を開成したままとし、全ての巻線間が遮断された状態を維持し、復帰不可能としている。
【００７２】
以上のように、圧縮機５０Ａは、密閉容器３内の圧力が所定の動作圧力となった際に動作して圧縮機５０Ａを停止させる圧力スイッチ２４を密閉容器３の内部に搭載している。そのため、圧縮機５０Ａによれば、従来のように圧縮機の外部に圧力スイッチを設けた場合には保護できなかった吐出管での配管詰まり等による異常圧力上昇に対しても、確実に保護できることになる。
【００７３】
また、圧縮機５０Ａは、圧力スイッチ２４を、電動要素２０Ａの固定子２２Ａの共通点２９Ｂに接続している。そのため、圧縮機５０Ａでは、密閉容器３内が異常圧力上昇した際、圧力スイッチ２４の動作により固定子２２Ａの全て巻線間が遮断され、運転が停止することになる。よって、圧縮機５０Ａによれば、駆動制御装置５７に依存することなく、圧縮機単体で異常圧力上昇に対応することが可能になる。そのため、圧縮機５０Ａによれば、より安全に配慮したものとなる。
【００７４】
また、圧力スイッチ２４は、密閉容器３内の圧力が圧縮機５０Ａの動作圧以下まで下がると復帰するようになっている。圧力スイッチ２４の復帰により、圧縮機５０Ａの運転が可能となる。そのため、圧縮機５０Ａによれば、冷凍サイクル装置（図７で説明する冷凍サイクル装置１００）の据付作業時、移設作業時、圧縮機５０Ａの交換作業時などで発生する不具合においても、正常に冷凍サイクル装置を運転することが可能になる。
また、圧力スイッチ２４を復帰可能とすることで、圧縮機５０Ａ又は冷凍サイクル装置の製造時に圧力スイッチ２４の動作確認を行うことができる。そのため、圧縮機５０Ａによれば、圧力スイッチ２４の動作確認によって圧力保護に対する信頼性を確保できる。
【００７５】
また、例えば、高圧配管側バルブ及び低圧配管側バルブの開け忘れによって高圧が異常に上昇してしまう場合、このような場合には、圧力スイッチ２４は復帰不可能に圧縮機５０Ａを停止する。そのため、圧力スイッチ２４が復帰しない場合には、冷凍サイクル装置の据付作業時、移設作業時、圧縮機５０Ａの交換作業時などで何らかの不具合が発生していると考えられる。例えば、上記の例で言えば、高圧配管側バルブ及び低圧配管側バルブの開閉を確認し、再度、閉じられていた高圧配管側バルブ及び低圧配管側バルブを開けた後に、圧縮機５０を運転させることができる。
【００７６】
さらに、密閉容器３内の圧力が、密閉容器３内に溜まった液冷媒の蒸発による体積膨張又は圧縮要素４内にて液冷媒を急激に圧縮することによって、異常に上昇してしまう場合がある。このような場合においても、圧縮機５０Ａでは、圧力スイッチ２４が復帰不可能であるため、異常圧力上昇によって密閉容器３又は圧縮要素４が破損している場合においての再運転を防ぐことが可能になる。したがって、密閉容器３又は圧縮要素４が破損している場合における圧縮要素４の再動作によって、摺動熱が増加してしまうことによる異常高温を防ぐことができる。
【００７７】
＜圧縮機５０Ａの奏する効果＞
以上のように、圧縮機５０Ａは、電動要素２０Ａが単相交流で駆動するものであり、巻線が主巻線２６及び補助巻線２７を含んでおり、圧力スイッチが、結線部である主巻線２６及び補助巻線２７の共通点２９Ｂ又は共通線４０に接続されているものである。
そのため、圧縮機５０Ａによれば、実施の形態１と同様の効果を奏するとともに、圧力スイッチ２４の動作時には電動要素２０Ａの共通点２９Ｂ又は共通線４０の電気接続を遮断して圧縮機５０Ａの運転を停止することになるため、圧縮機単体で異常圧力上昇に対応することができる。
【００７８】
なお、図５では、圧力スイッチ２４を共通点２９Ｂに接続した例を示したが、圧力スイッチ２４の接続位置を図５に示すものに限定するものではない。例えば、図６に示すように、圧力スイッチ２４を共通線４０に接続するようにしてもよい。
【００７９】
また、実施の形態２では、圧縮機５０Ａが圧縮機５０と同様にベーン型の圧縮方式を代表例として説明しているが、圧縮機５０Ａの圧縮方式を特に限定するものではない。例えば、圧縮機５０Ａを、スクロール型圧縮機、スクリュー型圧縮機、又は、レシプロ側圧縮機で構成してもよい。
【００８０】
実施の形態３．
図７は、本発明の実施の形態３に係る冷凍サイクル装置１００の冷媒回路構成を概略的に示す冷媒回路図である。図７に基づいて、冷凍サイクル装置１００の構成及び動作について説明する。実施の形態３に係る冷凍サイクル装置１００は、実施の形態１に係る圧縮機５０又は実施の形態２に係る圧縮機５０Ａのいずれかを冷媒回路の一要素として備えたものである。なお、図７では、便宜的に、実施の形態１に係る圧縮機５０を備えた場合を図示している。
【００８１】
＜冷凍サイクル装置１００の構成＞
冷凍サイクル装置１００は、圧縮機５０、流路切替装置５１、第１熱交換器５２、膨張装置５３、及び、第２熱交換器５４を有している。圧縮機５０、第１熱交換器５２、膨張装置５３、及び、第２熱交換器５４が、高圧側配管５５ａ及び低圧側配管５５ｂにより配管接続されて冷媒回路を形成している。また、圧縮機５０の上流側にはアキュームレータ３０が設置されている。
【００８２】
圧縮機５０は、実施の形態１で接続した通り、吸入した冷媒を圧縮して高温高圧の状態とするものである。圧縮機５０で圧縮された冷媒は、圧縮機５０から吐出されて第１熱交換器５２又は第２熱交換器５４へ送られる。
【００８３】
流路切替装置５１は、暖房運転と冷房運転とにおいて冷媒の流れを切り替えるものである。つまり、流路切替装置５１は、暖房運転時には圧縮機５０と第２熱交換器５４とを接続するように切り替えられ、冷房運転時には圧縮機５０と第１熱交換器５２とを接続するように切り替えられる。なお、流路切替装置５１は、たとえば四方弁で構成するとよい。ただし、二方弁又は三方弁の組み合わせを流路切替装置５１として採用してもよい。
【００８４】
第１熱交換器５２は、暖房運転時には蒸発器として機能し、冷房運転時には凝縮器として機能するものである。つまり、蒸発器として機能する場合、第１熱交換器５２は、膨張装置５３から流出された低温低圧の冷媒と、例えば図示省略の送風機により供給される空気とが熱交換し、低温低圧の液冷媒（又は気液二相冷媒）が蒸発する。一方、凝縮器として機能する場合、第１熱交換器５２は、圧縮機５０から吐出された高温高圧の冷媒と、例えば図示省略の送風機により供給される空気とが熱交換し、高温高圧のガス冷媒が凝縮する。なお、第１熱交換器５２を、冷媒−水熱交換器で構成してもよい。この場合、第１熱交換器５２では、冷媒と、水などの熱媒体とで熱交換が実行される。
【００８５】
膨張装置５３は、第１熱交換器５２又は第２熱交換器５４から流出した冷媒を膨張させて減圧するものである。膨張装置５３は、例えば冷媒の流量を調整可能な電動膨張弁等で構成するとよい。なお、膨張装置５３としては、電動膨張弁だけでなく、受圧部にダイアフラムを採用した機械式膨張弁、または、キャピラリーチューブ等を適用することも可能である。
【００８６】
第２熱交換器５４は、暖房運転時には凝縮器として機能し、冷房運転時には蒸発器として機能するものである。つまり、凝縮器として機能する場合、第２熱交換器５４は、圧縮機５０から吐出された高温高圧の冷媒と、例えば図示省略の送風機により供給される空気とが熱交換し、高温高圧のガス冷媒が凝縮する。一方、蒸発器として昨日する場合、第２熱交換器５４は、膨張装置５３から流出された低温低圧の冷媒と、例えば図示省略の送風機により供給される空気とが熱交換し、低温低圧の液冷媒（又は気液二相冷媒）が蒸発する。なお、第２熱交換器５４を、冷媒−水熱交換器で構成してもよい。この場合、第２熱交換器５４では、冷媒と、水などの熱媒体とで熱交換が実行される。
【００８７】
また、冷凍サイクル装置１００には、冷凍サイクル装置１００の全体を統括制御する制御装置６０が設けられている。具体的には、制御装置６０は、必要とする冷却能力又は加熱能力に応じて圧縮機５０の駆動周波数を制御する。つまり、制御装置６０には、実施の形態１で説明した駆動制御装置５７は含まれている。また、制御装置６０は、運転状態及びモード毎に応じて膨張装置５３の開度を制御する。さらに、制御装置６０は、モード毎に応じて流路切替装置５１を制御する。
【００８８】
つまり、制御装置６０は、ユーザーからの運転指示に基づいて、図示省略の各温度センサーや図示省略の各圧力センサーから送られる情報を利用し、各アクチュエーター（例えば、圧縮機５０、膨張装置５３、流路切替装置５１等）を制御するようになっている。
なお、制御装置６０は、その機能を実現する回路デバイスのようなハードウェアで構成することもできるし、マイコンまたはＣＰＵのような演算装置と、その上で実行されるソフトウェアとにより構成することもできる。
【００８９】
＜冷凍サイクル装置１００の動作＞
次に、冷凍サイクル装置１００の動作について、冷媒の流れとともに説明する。ここでは、第１熱交換器５２及び第２熱交換器５４での熱交換流体が空気である場合を例に、冷凍サイクル装置１００の冷房運転時の動作について説明する。なお、図７では、冷房運転時の冷媒の流れを破線矢印で示し、暖房運転時の冷媒の流れを実線矢印で示している。
【００９０】
圧縮機５０を駆動させることによって、圧縮機５０から高温高圧のガス状態の冷媒が吐出される。圧縮機５０から吐出された高温高圧のガス冷媒（単相）は、第１熱交換器５２に流れ込む。第１熱交換器５２では、流れ込んだ高温高圧のガス冷媒と、図示省略の送風機によって供給される空気との間で熱交換が行われて、高温高圧のガス冷媒は、凝縮して高圧の液冷媒（単相）になる。
【００９１】
第１熱交換器５２から送り出された高圧の液冷媒は、膨張装置５３によって、低圧のガス冷媒と液冷媒との二相状態の冷媒になる。二相状態の冷媒は、第２熱交換器５４に流れ込む。第２熱交換器５４では、流れ込んだ二相状態の冷媒と、図示省略の送風機によって供給される空気との間で熱交換が行われて、二相状態の冷媒のうち液冷媒が蒸発して低圧のガス冷媒（単相）になる。第２熱交換器５４から送り出された低圧のガス冷媒は、アキュームレータ３０を介して圧縮機５０に流れ込み、圧縮されて高温高圧のガス冷媒となって、再び圧縮機５０から吐出される。以下、このサイクルが繰り返される。
【００９２】
なお、冷凍サイクル装置１００の暖房運転時の動作は、流路切替装置５１により冷媒の流れを図７に示す実線矢印の流れにすることで実行される。
【００９３】
冷凍サイクル装置１００では、例えば図示省略の高圧側配管バルブ及び低圧側配管バルブが閉じられて、冷媒回路を冷媒が循環しないようにした状態で、据付作業、移設作業、圧縮機５０の交換作業などが実行される。図示省略の高圧側配管バルブ及び低圧側配管バルブは、各構成要素が収納されているユニットの間に設置されていることが多く、作業者は、高圧側配管バルブ及び低圧側配管バルブを閉じてから、各ユニットにアクセスすることになる。
【００９４】
そして、作業終了後、作業者は、高圧側配管バルブ及び低圧側配管バルブを開けて、冷媒が冷媒回路を循環する状態にする。このとき、高圧側配管バルブ及び低圧側配管バルブの少なくとも一方を開け忘れてしまうと、圧縮機５０の高圧が異常に上昇してしまう。それに対して、冷凍サイクル装置１００では、実施の形態１に係る圧縮機５０を備えているため、何らかの異常により高圧異常上昇が発生したとしても、圧力スイッチ２４によって、圧縮機５０を駆動させないようにできる。したがって、冷凍サイクル装置１００によれば、信頼性の高いものとなる。
【００９５】
＜冷凍サイクル装置１００の奏する効果＞
以上のように、冷凍サイクル装置１００は、圧縮機５０、流路切替装置５１、第１熱交換器５２、膨張装置５３、第２熱交換器５４を、高圧側配管５５ａ及び低圧側配管５５ｂにより配管接続した冷媒回路を有しているものである。
そのため、冷凍サイクル装置１００によれば、例えば高圧側配管バルブ及び低圧側配管バルブのいずれか一つの開け忘れ等により高圧異常上昇が発生したとしても、圧力スイッチ２４によって圧縮機５０を停止できるので、信頼性の高いものとなる。
【００９６】
なお、圧縮機５０の吐出側に設けた流路切替装置５１を設けずに、冷媒の流れを一定方向にしてもよい。
【００９７】
また、冷凍サイクル装置１００に使用する冷媒を特に限定するものではなく、例えば、二酸化炭素、Ｒ４１０Ａ、Ｒ３２、ＨＦＯ１２３４ｙｆ等の冷媒を使用することができる。
さらに、冷凍サイクル装置１００の適用例としては、空気調和装置、給湯器、冷凍機、又は空調給湯複合機などがあり、いずれの場合であっても信頼性の向上したものとなる。
【符号の説明】
【００９８】
１  下側容器、２  上側容器、２ａ  吐出管、２ｂ  ガラス端子、３  密閉容器、４  圧縮要素、５  シリンダ、５ａ  シリンダ室、６  上軸受、６ａ  吐出孔、６ｂ  吐出弁、７  下軸受、８  駆動軸、８ａ  偏心軸部、８ｂ  主軸部、８ｃ  副軸部、９  ローリングピストン、１０  吐出マフラ、１０ａ  吐出穴、１１  吸入管、２０  電動要素、２０Ａ  電動要素、２１  回転子、２２  固定子、２２Ａ  固定子、２３  リード線、２４  圧力スイッチ、２５  常閉接点、２６  主巻線、２７  補助巻線、２８  運転コンデンサ、２９Ａ  中性点、２９Ｂ  共通点、３０  アキュームレータ、４０  共通線、５０  圧縮機、５０Ａ  圧縮機、５１  流路切替装置、５２  第１熱交換器、５３  膨張装置、５４  第２熱交換器、５５ａ  高圧側配管、５５ｂ  低圧側配管、５６  商用交流電源、５７  駆動制御装置、６０  制御装置、１００  冷凍サイクル装置、Ｌｕ  巻線、Ｌｖ  巻線、Ｌｗ  巻線。
【図１】
2017090781.tif 000003
【図２】
2017090781.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2017090781.tif 000009
【国際調査報告】
2017090781.tif 000010
2017090781.tif 000011
2017090781.tif 000012
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